ES2250501T3 - Horno de induccion usado en la fabricacion de acero. - Google Patents
Horno de induccion usado en la fabricacion de acero.Info
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Abstract
Horno calentado por inducción (1) que comprende un blindaje (3) revestido con material refractario (4); teniendo el horno (1) al menos paredes y un piso (6); con por lo menos un calentador de inducción (15) localizado en el piso (6) del horno (1); comunicándose el calentador de inducción (5) con el interior (15) del horno (1) a través de una garganta (16); caracterizado porque la longitud de la garganta (20) es mayor que al menos la mitad y media de la longitud del calentador de inducción (15).
Description
Horno de inducción usado en la fabricación de
acero.
Esta invención se refiere a los hornos de
inducción usados para fundir o derretir los metales y
particularmente a los hornos de inducción usados en la fabricación
del acero.
En años recientes se han producido acciones en la
industria de la fabricación del acero para desarrollar nuevos
procesos de fabricación del acero que sean radicalmente diferentes
comparados con las vías tradicionales del alto horno y del horno de
fabricación de acero.
Por la vía tradicional se produce básicamente
acero en dos etapas, en la primera de las cuales, que ocurre
en el alto horno, el óxido de hierro se reduce a arrabio. En la
segunda etapa, que ocurre en el horno de fabricación del acero, se
controla elementos tales como el carbono y manganeso a niveles
específicos y se elimina la mayoría de los elementos tales como el
silicio, azufre y fósforo. Los hornos de fabricar acero incluyen
hornos tales como los hornos de oxígeno básico y eléctricos.
Uno de los problemas que tiene el método
tradicional de fabricación del acero es la necesidad de transferir
hierro líquido entre las dos etapas del proceso. La transferencia
implica una costosa inversión de capital en infraestructura y lleva
también consigo el riesgo asociado con el transporte del hierro
líquido.
Los métodos tradicionales están también asociados
con emisiones de gas que perjudican al medio ambiente.
Un avance significativo en este área ha sido el
desarrollo de un horno de inducción tipo canal que es cargado con el
material de fusión y produce acero bruto. Este es el tipo de proceso
descrito en la patente U.S. 5.411.570 y las solicitudes de patente
PCT/EP97/01999 y PCT/IB99/01281 (solicitud SA 200/7298).
El horno es un horno de inducción tipo canal y
consiste en un blindaje revestido con material refractario. El
material de alimentación, mineral que contiene hierro y agente
reductor de carbono, se carga a través de agujeros previstos en los
lados del horno y después se calienta por combustión de los
diferentes gases que se forman cuando se calienta una mezcla de
mineral y agente reductor de carbono, y bajo ciertas condiciones,
por combustión de combustible adicional.
Calentadores de inducción situados en el fondo
del baño de metal calientan el metal líquido dentro del horno, lo
que a su vez calienta más la carga de fusión y la funde para formar
escoria líquida y metal. Estos calentadores están unidos al horno de
la manera convencional. Esto quiere decir que el horno tiene
aberturas apropiadas en su blindaje y bridas alrededor de la
abertura para empernar la brida complementaria del calentador de
inducción a la brida del blindaje. Tanto el horno como los
calentadores de inducción están revestidos con material
refractario.
El espesor del material refractario del horno
alrededor de la abertura del calentador de inducción en el horno
determina la profundidad de la entrada o "garganta" al
calentador de inducción.
El metal fundido fluye dentro del calentador de
inducción a través de la garganta y sale también del calentador de
inducción a través de ella. El metal más cercano a la superficie
interior del calentador de inducción se calienta. Esto equivale a
flujos de metal más fríos dentro de los canales del calentador de
inducción por el exterior y se calienta a su paso contra el interior
del canal. Se genera flujo del metal fundido por la diferencia de
densidades entre el metal caliente y frío. Las fuerzas
electromagnéticas pueden facilitar este efecto, para modificar el
patrón de flujo del metal fundido.
Los calentadores de inducción de canal conocidos
son del tipo que consiste en un arrollamiento eléctrico que está
construido en un cuerpo refractario con canales conductores de
corriente eléctrica formados en el material refractario alrededor
del arrollamiento. El/o los canales conductores de corriente es
llamado también segundo bucle del calentador de inducción, que es en
realidad un transformador cortocircuitado. El arrollamiento está
aislado del canal por material refractario, paneles de enfriamiento
por agua y un entrehierro. Las profundidades combinadas del material
refractario en el piso del horno, el espesor del blindaje del horno,
el espesor de la brida del horno; y la distancia entre el blindaje
del horno y la brida del horno es aceptado comúnmente como la
profundidad de la garganta al calentador de inducción. La garganta
está conformada para ser sensiblemente vertical y conduce
directamente dentro de los canales del calentador de inducción.
En el horno tipo canal varios calentadores de
inducción están dispuestos en una hilera a lo largo de la longitud
del horno.
La carga en el horno consiste en el baño de metal
fundido, una capa de escoria encima del metal y la carga de fusión
sólida encima. La carga de fusión está dividida básicamente en dos
montones continuos que se extienden en su mayor parte a lo largo de
la longitud del horno, como se describe en la patente US 5.411.570;
o el horno puede ser cargado de manera que los dos montones
continuos de carga de fusión se encuentren en el centro del horno
para cerrar la brecha entre los dos montones de carga de fusión,
como se describe en la solicitud de patente PCT/EP97/01999.
El metal fundido fluye dentro de un calentador de
inducción a través de su garganta y sale también del calentador de
inducción a través de su garganta. La corriente de salida del
calentador de inducción es sensiblemente vertical, mezclándose así
con el metal directamente por encima de la abertura. El metal más
frío, introducido en el calentador de inducción, se origina también
sustancialmente en el charco de metal que se encuentra directamente
encima del calentador de inducción. El metal caliente ascendente
intercambia calor con el metal frío descendente en la garganta.
Esto quiere decir que el charco de metal que hay
encima de cada abertura del calentador de inducción y en la garganta
circula en gran medida a través del calentador de inducción y es
calentado repetidamente. Esto ocasiona puntos calientes locales
encima de las aberturas del calentador de inducción, especialmente
cuando la profundidad del baño de metal que hay encima del
calentador de inducción es pequeña. Esto hace que el metal del
calentador de inducción sea calentado a temperaturas
innecesariamente, y algunas veces peligrosamente, altas.
La existencia de puntos calientes locales no es
ideal en este tipo de horno por varias razones. La primera es que
los puntos calientes hacen que algo de la carga de fusión que hay en
la proximidad de los puntos calientes se funda preferencialmente,
dando lugar a subexposición de ese material al calor de los gases de
combustión relativos a la parte de la carga no fundida
preferencialmente. Existen por consiguiente áreas de sobreexposición
y áreas de subexposición al calor de los gases de combustión. Esta
diferencia de exposición conduce a un consumo de energía eléctrica
excesivo y a una mala utilización de la energía disponible para la
reducción en los gases de combustión y el techo calentado. Da lugar
también a un calentamiento demasiado rápido de la carga no
reducida, lo que produce desprendimiento de gas en el acero líquido
y una subsiguiente acción de ebullición indeseable. El efecto de
esto es que hay que reducir la potencia de entrada a través de los
calentadores de inducción y en consecuencia disminuye la cadencia de
producción.
En esta memoria descriptiva el término
"garganta" significará los pasos de comunicación entre el horno
y un calentador de inducción en el piso del horno. Los pasos de
garganta deben diferenciarse de los canales del calentador de
inducción ya que los pasos de garganta no conducen una corriente
eléctrica de importancia.
En esta memoria descriptiva el término
"profundidad de garganta" significará la distancia operativa y
sustancialmente vertical desde la extremidad superior de la garganta
hasta una línea central trazada a través de la longitud de un
arrollamiento de un calentador de inducción en el piso del
horno.
En esta memoria descriptiva el término
"longitud de servicio" significará la longitud del horno que
cada calentador de inducción debe calentar durante el uso, que es la
distancia operativa y sustancialmente horizontal desde el punto
medio entre un calentador de inducción y un calentador de inducción
adyacente hasta el punto medio entre el calentador de inducción y un
calentador de inducción adyacente en sentido opuesto o en el extremo
del horno.
En esta memoria descriptiva el término
"longitud de garganta" significará la distancia horizontal
desde un lado de la garganta de un calentador de inducción, a través
de los canales y el arrollamiento del calentador de inducción a su
otro lado; esta distancia se mide sensiblemente paralela a la
"longitud de servicio" del calentador de inducción.
En esta memoria descriptiva el término "anchura
de garganta" significará la distancia entre paredes laterales de
la garganta y esta distancia se mide transversal a la "longitud de
la garganta".
En esta memoria descriptiva el término
"profundidad de garganta convencional" significará, para un
horno de inducción convencional usado para un proceso similar al de
la invención, el espesor combinado del refractario del piso, el
blindaje del horno que soporta el piso, la distancia entre el
blindaje del horno y la brida del horno, el espesor de las bridas
del horno y del calentador de inducción, el espesor de la
empaquetadura entre las bridas del horno y del calentador de
inducción, la distancia entre la brida del calentador de inducción y
el blindaje del calentador de inducción, el blindaje del calentador
de inducción, y el espesor del material refractario del calentador
de inducción desde la superficie interior superior del blindaje del
calentador de inducción hasta un nivel paralelo con una línea
central que atraviesa el arrollamiento del calentador de
inducción.
US 3.595.979 describe un horno calentado por
inducción. El objeto es reducir la diferencia de temperatura entre
el metal líquido contenido en el canal de la masa fundida de entrada
y los canales de masa fundida de salida. Esto se consigue
incrementado la dimensión axial de la garganta.
Es un objeto de esta invención proporcionar una
garganta para un horno calentado por inducción del tipo de canal
que alivie al menos parcialmente alguno de los problemas mencionados
anteriormente.
De acuerdo con esta invención se proporciona un
horno calentado por inducción que comprende un blindaje revestido
con material refractario; teniendo el horno al menos paredes y
un piso; con por lo menos un calentador de inducción
localizado en el piso del horno; comunicándose el calentador de
inducción con el interior del horno a través de una garganta; siendo
la longitud de la garganta mayor que al menos la mitad y media de la
longitud el calentador de inducción.
El horno puede ser un horno del tipo de canal y
puede usarse para fundir, o derretir, los metales. El horno puede
tener al menos un agujero de carga para el material de fusión, al
menos un agujero de colada, y al menos un quemador de gas dentro del
horno.
El horno puede usarse en la fabricación de acero
y puede tener por consiguiente al menos un agujero de carga para el
material que contiene hierro, o carga de fusión que contiene hierro
y material reductor.
La carga de fusión puede ser chatarra de metal y
puede incluir material reductor y otras materias primas.
La garganta puede tener al menos un deflector
encima del centro del calentador de inducción.
Puede construirse en las paredes laterales de la
garganta y puede dirigir el flujo de metal fundido a través de la
garganta. Pueden existir deflectores espaciados a través de la
garganta.
Los deflectores tienen preferiblemente forma de
cuña con el vértice de la cuña dirigido al centro del calentador de
inducción. Preferiblemente, el deflector central tiene un rebosadero
en su superficie operativamente superior y el rebosadero se extiende
por encima del nivel de metal fundido en el horno.
Puede existir un conducto que se extiende a
través del deflector. El conducto puede ser un conducto de
enfriamiento.
La garganta puede comprender al menos dos canales
de transporte de metal fundido, comunicando el primer canal con una
primera porción del baño fundido por encima del calentador de
inducción, y comunicando el segundo canal con una segunda porción
del baño fundido alejada de la primera porción del baño fundido.
La garganta puede comprender tres canales de
transporte de metal fundido. El segundo y tercer canales de metal
fundido comunican respectivamente con la segunda y tercera porciones
del baño de metal fundido alejadas de la primera porción del baño
fundido.
La primera porción del baño de metal fundido
puede localizarse entre la segunda y tercera porciones del baño de
metal fundido.
El extremo operativamente superior del primer
canal puede incluir un colector, que puede conectarse con una
pluralidad de pasos de colector. Los pasos pueden comunicar con la
región operativamente superior de la primera porción del baño de
metal fundido. El paso puede extenderse a través de una porción
sobreelevada del piso del horno. El primer canal puede canalizar
operativamente metal fundido desde el calentador de inducción al
baño de metal fundido, y el segundo y el tercer canales pueden
canalizar operativamente metal fundido desde el baño de metal
fundido al calentador de inducción.
En los dibujos:
Se va a describir realizaciones de la invención a
título de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos que se
acompaña, en los que:
La figura 1 muestra una vista en planta de un
horno que incorpora la invención.
La figura 2 muestra una sección longitudinal del
horno de la figura 1 a través de los calentadores de inducción y las
gargantas.
La figura 3 es una sección a través de
3-3 de la figura 2.
La figura 4 es una sección a través de
4-4 de la figura 2.
La figura 5 es una sección a través de
5-5 de la figura 2.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva de
una sección de la garganta y canal del piso del horno.
La figura 7 muestra una sección longitudinal de
otro horno que incorpora la invención.
La figura 8 muestra una vista en planta
escalonada del horno de la figura 7 a lo largo de la línea
8-8.
La figura 9 es una sección a través de
9-9 de la figura 7.
La figura 10 es una sección a través de
10-10 de la figura 7.
La figura 11 es una sección a través de
11-11 de la figura 7.
La figura 12 es una sección a través de un horno
de acuerdo con la técnica anterior.
la figura 13 es una vista en planta del horno de
la figura 12.
la figura 14 es una sección a través de
14-14 de la figura 12.
la figura 15 es una sección a través de
15-15 de la figura 12.
La figura 16 es una sección a través de
16-16 de la figura 12.
La figura 17 es una vista superior en perspectiva
de una garganta y un piso de horno de una segunda realización de la
invención.
La figura 18 es una vista inferior en perspectiva
de la garganta y el piso del horno de la segunda realización de la
invención.
La figura 19 es una vista inferior en perspectiva
de una garganta y el piso del horno de una tercera realización de
la invención.
La figura 20 es una vista superior en perspectiva
de la garganta y un piso de horno de la tercera realización de la
invención.
Un horno 100 que incorpora la técnica anterior
está representado en la figura 12. Una vista en planta del horno 100
está representada en la figura 13. El horno 100 tiene blindaje de
acero 101 parcialmente representado revestido con material
refractario 102 parcialmente mostrado para aislamiento y contención
del acero fundido 103 en el horno 100.
En el centro del horno 100 hay una hilera de
calentadores de inducción 104 de los que se muestra dos en estas
figuras 12 y 13. Los calentadores de inducción 104 están fijados al
blindaje de acero 101 del horno 100 por medio de bridas
complementarias 105a, 105b en el horno 100 y los calentadores de
inducción 104 que están unidos entre sí. Normalmente, las bridas
105a, 105b están empernadas entre sí para sujetarlas una con
otra.
El horno 100 y cada calentador de inducción 104
están en comunicación entre sí a través de una garganta 106. La
profundidad de la garganta 106 es determinada básicamente por la
distancia desde la superficie superior del refractario 102 en el
piso del horno 100 y la junta 109 entre el horno 100 y el
calentador de inducción 104. La profundidad es definida de forma más
precisa como el espesor combinado del material refractario 102 en el
piso del horno 100, el blindaje de acero del horno 101, la brecha
108 entre el blindaje del horno y la brida del horno 105a, y el
espesor de la brida del horno 105a.
En la técnica anterior la profundidad de garganta
variaría cuando varía una o más de las dimensiones antes
mencionadas. El propósito básico de la garganta fue constituir un
paso para que fluya el metal entre el horno y el calentador de
inducción. Este tipo de horno de inducción está descrito en la
solicitud de patente PCT/IV99/01281.
Las figuras 1 y 2 muestran un horno de canal
calentado por inducción 1 que incorpora la invención. El horno se
usa en la reducción de la carga de mineral de hierro 2 como se
muestra en la figura 3. La carga y el funcionamiento del horno 1 se
describen en la patente U.S. 5.411.570 y las solicitudes de patente
PCT/EP97/01999 y PCT/IB99/01281.
Con esta invención el horno 1 tiene también un
blindaje de acero 3 que está revestido con material refractario 4
por el interior para fines de contención y aislamiento. La carga de
fusión 2 en el horno es calentada por radiación a partir de las
llamas creadas por la combustión del gas y por radiación desde el
techo del horno. El baño de metal es calentado por dos calentadores
de inducción 5 fijados al horno 1 en el centro del piso 6.
Cada uno de los calentadores de inducción 5
comprende un arrollamiento (no mostrado) que atraviesa una cavidad 7
localizada en el material refractario 8 que llena el blindaje del
calentador de inducción 9. Un canal 10 esta formado en el material
refractario del calentador de inducción 9 alrededor de la cavidad
7.
Los calentadores de inducción 5 están fijados al
blindaje del horno 3 por medio de pernos (no mostrados) que unen
bridas de forma complementaria del horno 11a y los calentadores de
inducción 11b.
Los canales 10 de los calentadores de inducción
comunican con el interior del horno 15 a través de una garganta 16.
La profundidad 22 de la garganta 16 es definida como la distancia
desde la superficie superior 16A de la garganta 16 en el piso del
horno 6 a la junta entre el horno 11A y el calentador de inducción
118. La distancia es sustancialmente mayor que la distancia
similarmente definida en un horno convencional tal como se describe
en la patente U.S. 5.411.570 y las solicitudes de patente
PCT/EP97/01999 y PCT/IB99/01281. La longitud 20 de cada garganta 16
está representada en la figura 2.
Cada garganta 16 tiene también paredes laterales
23. La distancia media (no mostrada) entre las paredes laterales 23
es definida como la anchura de la garganta. La anchura de la
garganta es menor que dos veces la anchura del canal del calentador
de inducción 5.
Extendiéndose entre las paredes laterales 23 en
la garganta 16 hay un deflector 24 encima de cada calentador de
inducción 5.
Los deflectores son generalmente en forma de cuña
con el vértice de cada cuña 25 dirigido hacia un calentador de
inducción 5. El vértice 25 de cada deflector 24 se extiende hasta
cerca de por encima de la junta horno-calentador de
inducción 14.
Encima de un deflector 24 hay un rebosadero 26
construido en la superficie superior plana 27 del deflector 24. El
rebosadero 26 es suficientemente alto para que se extienda por
encima del nivel del baño 28 en el horno 1 y se extiende también de
lado a lado en el horno, impidiendo o limitando así el movimiento
del acero líquido sobre el deflector 24. El mismo (26) no restringe
el flujo de escoria desde un lado del horno 1 al otro lado y (26)
puede tener una brecha (no mostrada) que lo atraviesa para permitir
el flujo de metal restringido sobre del deflector 24.
El horno está mostrado también en vista en planta
en la figura 1 y secciones a través del horno están mostradas en las
figuras 3, 4 y 5 para explicar mejor la disposición del horno. La
vista en perspectiva de la figura 6 ejemplifica mejor la
configuración de la garganta 16, deflector 24 y calentadores de
inducción 5.
El horno 1 funciona de un modo similar al
descrito en la patente U.S. 5.411.570 y las solicitudes de patente
PCT/EP97/01999 y PCT/IB99/01281. El horno se carga con mineral que
contiene hierro o mineral parcialmente reducido que contiene
material reductor conteniendo carbono. El material de fusión se
carga a través de toberas 12 en los laterales del horno 1. Las
toberas de carga 12 están espaciadas a lo largo de la longitud del
horno 1.
Cuando se carga el material de fusión dentro del
horno, se forma montones de tal material a ambos lados del horno.
Cuando se ha cargado suficiente material en el horno, los montones
de cada lado se juntan para formar dos hileras de material de fusión
en cada lado del horno.
Como se describe en la solicitud de patente
PCT/EP97/01999, la carga puede realizarse también de tal manera que
las dos hileras se unan en el centro del horno 29, cubriendo así
completamente la capa de escoria 19 sobre el acero líquido 30.
Durante el funcionamiento del horno en la
presente invención la carga de fusión será calentada por combustión
del oxígeno contenido en el aire o de otro modo, y otros gases
situados por encima de la carga de fusión en el horno (no mostrado)
y desde abajo por el acero líquido. El acero se mantiene líquido por
calentamiento con los calentadores de inducción.
La carga de inducción se reduce en su estado
sólido. La parte de la carga del fondo y más precisamente la parte
de la carga que está en contacto con el charco de acero líquido 30
se fundirá. En esta parte de la carga se han completado reacciones
de reducción, lo que quiere decir que se ha consumido prácticamente
todo el carbono. Por consiguiente, no se forman prácticamente gases
cuando se funden las partículas. La fusión consume muy poca energía
porque las partículas están ya reducidas y precalentadas.
Cada calentador de inducción 5 tiene una longitud
dada del horno 1 a la que se debe prestar servicio (proporcionar
calor para la fusión). El metal caliente que sale del calentador de
inducción 5 circula y desprende parte de su calor y finalmente
vuelve como metal más frío para recalentar nuevamente. Existe una
longitud máxima de baño de acero líquido en un horno que el
calentador de inducción 5 podría mantener en su estado fundido. Esto
depende de la longitud de la garganta 20, tipo de acero, energía de
salida del calentador de inducción, pérdidas caloríficas y consumo,
así como profundidad del baño.
Con esta invención la longitud de garganta 20 es
un porcentaje mayor de la longitud de servicio del calentador de
inducción 5 en comparación con las longitudes de garganta y
longitudes de servicio de los hornos corrientes. Esto conduce a una
distribución más eficiente del calor. El efecto es un incremento en
el número y un descenso en la intensidad de puntos calientes porque
el calor se distribuye uniformemente a lo largo de la línea central
del horno, en vez de concentrarse en un punto.
Los deflectores 24 ayudan a minimizar la
intensidad de puntos calientes por distribución del metal más
caliente a ambos lados del deflector 24, en vez de directamente
hacia arriba. El metal más caliente se ve obligado por consiguiente
a desplazarse a lo largo de la línea central del baño en vez de
directamente hacia arriba.
Esto significa que la carga de fusión se va
fundiendo a lo largo de su línea central. El efecto de eso es
permitir que las partículas de más arriba en cada lado se muevan
constantemente a lo largo de la pendiente del montón de carga de
fusión hacia el centro del horno. Se minimiza por consiguiente el
problema de que las partículas tomen un atajo porque la carga de
fusión 2 se va fundiendo constantemente en una posición más alejada
de las toberas de carga 12.
Cuando se ha formado en el horno 1 una cantidad
apropiada de acero, el mismo puede sangrarse del horno 1 a través
del agujero de colada (no mostrado). El acero puede extraerse
continuamente aproximadamente a la misma cadencia que se funden las
partículas en el horno. Se puede extraer también la escoria 19 a
través del agujero de colada (no mostrado).
Las figuras 7 y 8 muestran otra realización de la
invención. La figura 7 muestra una sección a través de los
calentadores de inducción 5 y garganta 16 del horno 1A. Y la figura
8 muestra una vista en planta escalonada del horno 1A de la figura 7
a lo largo de las líneas 8-8.
Como se muestra en la figura 7, la garganta 16
tiene además del deflector 24 ya mostrado en la realización expuesta
en las figuras 1 a 6, otros deflectores 31, 32 y 33. Los deflectores
adicionales 31, 32, 33 funcionan para dirigir el flujo de metal
fundido en la garganta 16. La entrada 35 en los canales 10 de los
calentadores de inducción 5 está también biselada en la dirección
longitudinal para incrementar el área directamente por encima de los
canales e incrementar la distancia entre las corrientes de metal
ascendentes más calientes y descendentes, más frías.
El metal fundido caliente sale por los pasos 10 y
entra en la garganta 16 donde encuentra primeramente los deflectores
24, 33. En la figura 7 las flechas indican el flujo de metal. Los
deflectores inferiores 24 dividen el metal en dos corrientes, que
fluyen a través de los pasos 42 formados por los deflectores 24, 33.
Mientras que los deflectores 24 dividen el metal ascendente más
caliente, los deflectores 33 sirven para separar y minimizar el
intercambio de calor entre las corrientes de metal ascendentes más
calientes en los canales 42 y las corrientes de metal descendentes,
más frías, en los canales 41.
Los deflectores laterales 32 sirven además para
separar el material ascendente más caliente en el área 47 del metal
descendente, más frío, en el área 45.
Las dos corrientes ascendentes centrales que
fluyen a través de los pasos 42 fluyen al área 47 desde donde se
dividen en corrientes más pequeñas que el área de alimentación 46
donde tiene lugar la fusión del material reducido. El efecto de esto
es distribuir el flujo del metal calentado a lo largo del nivel del
baño 28 evitando de este modo la formación de puntos calientes en el
baño.
El efecto de los deflectores es que el calor
transmitido al metal fundido por los calentadores de inducción se
distribuye más eficazmente por toda la longitud de servicio del
calentador de inducción. Esto disminuye la formación de puntos
calientes y optimiza el consumo de energía eléctrica del horno
gracias a una mejor utilización de la energía de combustión en el
horno.
Las figuras 9, 10 y 11 muestran secciones del
horno 1A de la figura 7 a lo largo de las líneas como se ha indicado
más arriba. Estas figuras ejemplifican la realización mostrada en
las figuras 7 y 8.
Una segunda realización de la invención está
mostrada en las figuras 17 y 18. Una garganta y piso del horno está
indicada generalmente por el número de referencia 110 en la figura
17. Como se muestra en las figuras 17 y 18, el metal fundido se
dirige a través de pasos especializados, que incluyen un paso
central 113 y dos pasos laterales 112.
El metal fundido (no mostrado) se calienta en el
canal 114 del calentador de inducción. Como la densidad del metal
fundido caliente es menor que la densidad del metal fundido sin
calentar, el metal fundido caliente ascenderá a través del paso
central 113.
Los dos pasos laterales 112 transportan metal
fundido desde los puntos más alejados de la longitud de servicio de
la garganta. Como la temperatura de metal fundido es más baja aquí
que la del metal fundido que se encuentra directamente por encima
del calentador de inducción, se introducirá metal fundido a baja
temperatura por los pasos laterales 112. El metal fundido a baja
temperatura introducido en los pasos laterales 112 se dirige al
canal del calentador de inducción 114. El metal fundido a baja
temperatura se introduce en los pasos laterales 112 como resultado
del movimiento del metal fundido causado por el ascenso del metal
fundido a alta temperatura en el paso central 113.
Como se muestra en la figura 18, es posible que
el paso central 113 incluya un colector 115 que presenta pasos de
colector 116 que se extienden desde el colector 115 a través de una
porción sobreelevada 117 del piso del horno 111. Los pasos 116 se
abren en la superficie superior de la porción sobreelevada 117 del
piso del horno 111. Esto permite la distribución uniforme del metal
fundido a alta temperatura en la región superior (no mostrada) del
baño de metal fundido (no mostrado).
Ensayos realizados han puesto de manifiesto que
la segunda realización mostrada en las figuras 17 y 18 es capaz de
conseguir una mejor distribución del calor en un horno que la
primera realización mostrada en las figuras 1 y 2.
Esto se debe principalmente a las
características de flujo mejoradas del metal fundido en la segunda
realización, que resulta del uso de los pasos de garganta para
dirigir el metal fundido allí donde puede alcanzar la mejor
distribución del calor.
Una tercera realización de la invención está
representada en las figuras 19 y 20. Esta realización es similar a
la segunda realización. En la tercera realización una garganta y
piso de horno está indicada generalmente por el número de referencia
120 en las figuras.
Esta realización 120 se usa con calentadores de
inducción de doble bucle. Tal calentador de inducción comprende dos
canales 121, cada uno alrededor de un arrollamiento (no mostrado).
Los canales 121 comparten un solo canal central 122. La dirección
del flujo de metal fundido a través de tal calentador de inducción
es opuesta a la de la segunda realización. El metal fundido entra en
el canal central 122 del calentador de inducción y sale a través de
las aberturas del canal lateral 121.
La garganta tiene pasos de metal fundido para
coincidir con los canales del calentador de inducción. Esto quiere
decir que hay dos pasos de metal fundido laterales 123 y un solo
paso de metal fundido central 124 en la garganta.
El paso central 124 transporta metal fundido más
frío al calentador de inducción y los dos pasos laterales 123
transportan metal fundido caliente desde la garganta hasta el baño
de metal fundido.
El paso central 124 no tiene un colector como en
la segunda realización. En cambio, cada uno de los dos pasos
laterales 123 tienen su propio colector 125. Cada colector 125 tiene
una serie de pasos de colector 126 que conectan el colector con el
baño de metal fundido (no mostrado).
Los colectores 125 de esta tercera realización
son más cortos que el colector sencillo de la segunda realización.
La ventaja de esto es que el horno tiene dos colectores más cortos
en vez de un colector central, lo que mejora la distribución del
metal caliente.
Se comprenderá que estas realizaciones son
descritas únicamente a título de ejemplo y que hay otras
realizaciones que están también incluidas en el ámbito de la
invención. Por ejemplo, el número de calentadores de inducción puede
alterarse para un proceso específico. También es posible aplicar la
invención a la fusión por inducción de otros metales, por ejemplo,
cobre, latón y aluminio, o chatarra de acero.
También es posible alterar la forma y
configuración de los deflectores mostrados en la figura 7. Por
ejemplo, se puede variar la distancia entre los deflectores
superiores y la forma de los deflectores superiores puede alterarse
para hacerla parecida a una cuña con el fin de alterar el patrón de
flujo del acero fundido para circunstancias específicas.
Claims (15)
1. Horno calentado por inducción (1) que
comprende un blindaje (3) revestido con material refractario (4);
teniendo el horno (1) al menos paredes y un piso (6); con por lo
menos un calentador de inducción (15) localizado en el piso (6) del
horno (1); comunicándose el calentador de inducción (5) con el
interior (15) del horno (1) a través de una garganta (16);
caracterizado porque la longitud de la garganta (20) es mayor
que al menos la mitad y media de la longitud del calentador de
inducción (15).
2. Horno según la reivindicación 1, en el que el
horno (1) tiene al menos un agujero de carga (12) a través del cual
puede cargarse material que contiene hierro y opcionalmente material
reductor cuando se usa el horno para la fabricación de acero.
3. Horno según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el que el horno (1) es un horno tipo
canal apropiado para fundir, o derretir, los metales, el horno (1)
tiene al menos un agujero de carga para el material de fusión (12),
y al menos un agujero de colada, y el horno (1) tiene al menos un
quemador de gas en su interior.
4. Horno según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la garganta (16) tiene al menos un
deflector (24) localizado encima del centro del calentador de
inducción, estando integrado el deflector (24) en las paredes
laterales (23) de la garganta (16), y dirigiendo el deflector (24),
durante el uso, el flujo de metal fundido a través de la garganta
(16).
5. Horno según la reivindicación 4, en el que una
pluralidad de deflectores (24) está localizada en la garganta (16),
estando los deflectores separados.
6. Horno según la reivindicación 4 ó 5, en el que
cada deflector (24) tiene forma de cuña y la cuña se localiza en la
garganta (16) con el vértice (25) de la cuña dirigido hacia el
centro del calentador de inducción.
7. Horno según una cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, en el que al menos una parte de por lo
menos un deflector (24) se extiende operativamente por encima del
nivel de metal fundido en el horno.
8. Horno según una cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 7, en el que al menos uno de los deflectores
(24) tiene un conducto de enfriamiento que lo atraviesa.
9. Horno según la reivindicación 1, en el que la
garganta comprende al menos dos pasos de garganta, comunicando el
primer paso con una primera porción del baño de metal fundido por
encima del calentador de inducción, y comunicando el segundo paso
con una segunda porción del baño del metal fundido alejada de la
primera porción del baño de metal fundido.
10. Horno según la reivindicación 1, en el que la
garganta comprende al menos tres pasos de garganta (112, 113),
comunicando el primer paso (113) con una primera porción del baño de
metal fundido por encima del calentador de inducción, y comunicando
el segundo paso (112) con una segunda porción del baño del metal
fundido alejada de la primera porción del baño de metal fundido,
comunicando el tercer paso (112) con una tercera porción del baño de
metal fundido alejada de la primera porción del baño de metal
fundido, y la primera porción del baño de metal fundido se localiza
entre la segunda y tercera porciones del baño de metal fundido.
11. Horno según la reivindicación 9 ó 10, en el
que el extremo operativamente superior del primer paso de la
garganta incluye un colector (115), y el colector (115) está
conectado a una pluralidad de pasos de colector (116), comunicando
los pasos (116) con la región operativamente superior de la primera
porción del baño de metal fundido.
12. Horno según la reivindicación 11, en el que
los pasos (126) se extienden a través de una porción sobreelevada
(117) del piso del horno.
13. Horno según la reivindicación 10, en el que
el extremo operativamente superior del segundo paso de la garganta
(123) incluye un colector (125), y el colector (125) se conecta a
una pluralidad de pasos de colector (126), comunicando los pasos
(126) con la región operativamente superior de la segunda porción
del baño de metal fundido.
14. Horno según la reivindicación 13, en el que
el extremo operativamente superior del segundo paso de la garganta
(123) incluye un colector (125), y el extremo operativamente
superior del tercer paso de la garganta (123) incluye un colector
(126), los colectores del segundo y tercer paso están conectados a
una pluralidad de pasos de colector (126), comunicando los segundo
pasos de colector de garganta (126) con la región operativamente
superior de la segunda porción del baño de metal fundido y
comunicando los terceros pasos de garganta con la región
operativamente superior de la tercera porción del baño de metal
fundido.
15. Horno según una cualquiera de las
reivindicaciones 13 y 14, en el que los pasos se extienden a través
de una porción sobreelevada del piso del horno.
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